JP6725086B1

JP6725086B1 - 制御計画補正装置及び制御計画補正方法

Info

Publication number: JP6725086B1
Application number: JP2019568277A
Authority: JP
Inventors: 義人西田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: WO2021001963A1; CN114072833A; JPWO2021001963A1

Abstract

本発明は、複数のエネルギー供給機器から実績値を取得するデータ取得部（２０２）と、複数のエネルギー供給機器に対する優先度を設定する優先度設定部（２０４）と、優先度の高いエネルギー供給機器から優先的にエネルギー供給機器の制御計画を実績値に基づいて補正する制御計画補正部（２０５）と、補正された制御計画を前記エネルギー供給機器に送信する制御計画通知部（２０６）とを備えることを特徴とする。

Description

本発明は、制御計画を補正する技術に関する。

近年、エネルギー資源の枯渇及びその高騰により、限られたエネルギー資源を効率的に利用することが重要となっている。その解決策の１つとして、太陽光発電機及び風力発電機等の再生可能エネルギー設備、蓄電池及び電気自動車等の電力授受設備、発電機等の電力供給設備、コージェネレーションシステム等の熱電供給設備、チラー及びエコキュート等の熱供給設備、蓄熱槽等の熱授受設備等の機器を１つ以上活用し、それらの機器を連携させて工場及びビル等の需要家施設に熱電エネルギーを効率的に供給するエネルギー供給システムが開発されている。

例えば、特許文献１では、燃料電池等の燃料を消費して電力、熱を生み出すもの、エコキュートのような電力を消費して温水等を生み出すような、様々な種類のエネルギー供給装置からなるシステムにおいて、エネルギーの供給計画を策定する旨について開示されている。

特開２０１７−１９４９２４号公報

エネルギー供給機器の制御計画（エネルギーの出入力の計画）の計画値と実績値にズレ（誤差）が発生することがある。エネルギー供給機器が太陽電池及び風力発電等の場合には、環境によって発電量が依存するのでズレ（誤差）が大きくなる傾向にある。

特許文献１ではこのような制御計画の計画値と実績値のズレ（誤差）については考慮されていない。このようなズレ（誤差）を小さくするように制御計画の補正をしようとすると、システム全体の総エネルギー量を超え、補正できないエネルギー供給機器が出てきてしまいシステム全体としての補正に偏りが出ることがある。偏りの結果、システム全体として、エネルギーの供給効率の良くない補正となることがある。また、補正によりシステム全体のエネルギーコストが増大してしまい、コストの面からもエネルギーの供給効率の良くない補正となることがある。

ここで、補正とはエネルギー供給機器へのエネルギーの入力が足りない場合に大きくしたり、過剰な場合に小さくしたりする補正、また、エネルギー供給機器の出力が足りない場合に大きくしたり、過剰な場合に小さくするような補正をいう。本発明は、複数のエネルギー供給機器からなるシステムにおいて、エネルギーの供給効率の悪化を抑制しつつ、制御計画を補正することを目的とするものである。

本発明は、複数のエネルギー供給機器から実績値を取得するデータ取得部と、複数のエネルギー供給機器に対する優先度を設定する優先度設定部と、優先度の高いエネルギー供給機器から優先的に、エネルギー供給機器の制御計画の複数ある計画値のうち任意の計画値を目標値とし、実績値から前記目標値を達成できないと判定した場合に、前記目標値を達成できるように補正時点以降の前記計画値をそれぞれ補正する制御計画補正部と、補正された制御計画を前記エネルギー供給機器に送信する制御計画通知部とを備えることを特徴とする。

本発明は、エネルギー供給効率の悪化を抑制しつつ制御計画を補正することを可能とする。

実施の形態１における需要家施設の構成図である。実施の形態１における制御計画補正装置のブロック図である。実施の形態１における電力需要データの例を示す図である。実施の形態１における熱需要データの例を示す図である。実施の形態１における電力料金契約の例を示す図である。実施の形態１におけるガス料金契約の例を示す図である。実施の形態１における各エネルギー供給機器の実績値の例を示す図である。実施の形態１における受電点電力量の制御計画の例を示す図である。実施の形態１における蓄電池の充放電電力量の制御計画の例を示す図である。実施の形態１における蓄電池の蓄電量の制御計画の例を示す図である。実施の形態１における蓄熱槽の熱授受量の制御計画の例を示す図である。実施の形態１における蓄熱槽の残熱量の制御計画の例を示す図である。実施の形態１における制御計画と実績値とのズレ（誤差）の例を示す図である。実施の形態１における優先度設定データベースの例を示す図である。実施の形態１における蓄電池の制御計画の補正の例を示す図である。実施の形態１における優先度による制御計画の補正の例を示す図である。実施の形態１における制御計画補正装置の処理フローを示す図である。実施の形態１における制御計画補正装置の構成を示すハードウェア構成図である。実施の形態２における制御計画補正装置のブロック図である。実施の形態２における電気自動車の利用予定の例を示す図である。実施の形態２における時刻別優先度設定データベースの例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る制御計画補正装置１０１を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、需要家施設１０２の構成図である。需要家施設１０２は、電力負荷機器および熱負荷機器等のエネルギー負荷機器１０３を有する。また、需要家施設１０２は、太陽光発電機及び風力発電機等の再生可能エネルギー設備、蓄電池及び電気自動車等の電力授受設備、発電機等の電力供給設備、コージェネレーションシステム等の熱電供給設備、チラー及びエコキュート等の熱供給設備、蓄熱槽等の熱授受設備等のエネルギー供給機器１０４を有する。図１ではエネルギー供給機器１０４と受電点は別に記載されている。ところが、エネルギー供給機器１０４はエネルギーを供給する設備をいい、受電点まで含む概念である。

需要家施設１０２は、電量会社から電気の供給を受けるために受電点を有し、ガス会社からガスの供給を受けるために、栓を有する。なお、需要家施設１０２は、１つである必要はなく、複数の需要家施設１０２から構成されるコミュニティでもよい。

また、その場合には、需要家施設１０２毎に制御計画補正装置１０１を保持してもよいし、コミュニティで共用の設備として制御計画補正装置１０１を保持しても良く、制御計画補正装置１０１の設置のされ方は限定されない。

図２は、本実施の形態における制御計画補正装置１０１のブロック図である。図２において、制御計画補正装置１０１は、需要家施設１０２と通信可能な状態にある。本実施の形態では、制御計画補正装置１０１が制御計画を策定して、その制御計画を補正している。ところが、これに限定される訳ではなく、制御計画補正装置１０１の外部の装置で作成された制御計画を受信して、その制御計画を補正するようにしてもよい。

制御計画補正装置１０１は、エネルギー供給機器１０４の特性及び需要データを設定するデータ設定部２０１、需要家施設１０２のエネルギー負荷機器１０３およびエネルギー供給機器１０４の実績値を取得するデータ取得部２０２、データ設定部２０１で設定された入力データを用いて計画対象期間のエネルギー供給機器１０４の制御計画を策定する制御計画策定部２０３を有する。

また、優先度設定部２０４により読み込まれる優先度が設定された優先度設定データベース（DB）２０９を有する。本実施の形態では制御計画は制御計画策定部２０３が策定している。ところが、これに限定される訳ではなく、データ取得部２０２が制御計画を取得するようにしてもよい。その場合には、制御計画策定部２０３は、制御計画補正装置１０１の外部の装置にあり、その外部の装置で作成された制御計画をデータ取得部２０２で取得する。

また、各エネルギー供給機器１０４の優先度を設定する優先度設定部２０４、制御計画を策定する制御計画策定部２０３、各エネルギー負荷機器１０３及び各エネルギー供給機器１０４の実績値を取得するデータ取得部２０２、優先度設定部２０４で設定した各エネルギー供給機器１０４の優先度を基に制御計画を補正する制御計画補正部２０５、制御計画補正部２０５が算出した制御計画をエネルギー供給機器１０４に通知する制御計画通知部２０６を有する。

図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文、図面の全図において共通することである。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

ここで、制御計画とは、各機器の時間単位の計画値の変動をいう。計画値の詳細については後述する。データ設定部２０１について説明する。データ設定部２０１は、エネルギー供給機器１０４の特性、エネルギー負荷機器１０３の需要データ及び需要家施設１０２の契約情報等を設定する。エネルギー供給機器１０４の特性としては、再生可能エネルギー設備の場合には、太陽光発電機及び風力発電機等の発電モデルがある。例えば、日射量と発電量の関係を数式化したもの、風速及び発電量の関係を数式化したものである。

エネルギー供給機器１０４が電力授受設備の場合には、特性として蓄電池及び電気自動車の充放電モデルがある。例えば、充放電電力と蓄電池の蓄電量の変化を数式化したものである。電力供給設備の場合には、特性として発電機の発電モデルがある。例えば、発電量とガス消費量の関係を数式化したものである。

エネルギー供給機器１０４が熱電供給設備の場合には、特性としてコージェネレーションシステムの発電・熱供給モデルがある。例えば、発電量とガス消費量の関係及び、発電量と熱供給量の関係を数式化したものである。

エネルギー供給機器１０４が熱供給設備の場合には、特性としてチラー及びエコキュートの熱供給モデルがある。例えば、熱供給量と電力消費量を数式化したものである。エネルギー供給機器１０４が熱授受設備の場合には、特性として蓄熱槽の熱モデルがある。例えば、熱授受量と残熱量の変化の関係を数式化したものである。

また、エネルギー負荷機器１０３の需要データとしては、エネルギー負荷機器１０３の電力負荷機器及び熱負荷機器の各時刻の電力需要データ及び熱需要データがある。電力需要データ及び熱需要データは、分ごと及び時間ごと等、取得されるデータの間隔は限定されない。電力需要データ及び熱需要データの例を図３、図４に示す。

図３は、電力需要データの例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は電力需要量を表している。図３に示す通り、電力需要は夜に少なく、朝から晩にかけて多いことが一般的である。電力の単位はｋＷｈで表記している。

図４は、熱需要データの例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は熱需要量を表している。熱量の単位はｋＷｈで表記している。

また、需要家施設１０２の契約情報は、需要家施設１０２が電気会社及びガス会社と契約した情報で各時刻の電力料金契約及びガス料金契約等がある。電気料金契約の例とガス料金契約の例を図５、図６に示す。

図５は、電気料金契約の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は電気量（ｋＷｈ）あたりの単価を表す。図５の例では１０時から１８時の間に電気料金の単価が８円から２０円となり、日中の単価が高い契約パターンを表す。図５は一例であり、特定の時間に単価が増えても、減っても良く、この例に限定されない。

図６は、ガス料金契約の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸はガス量（Ｌ）あたりの単価を表す。図６の例ではガス１Ｌあたり１０円の単価で、時間ごとに変化のない契約パターンを表す。図６は一例であり、特定の時間に単価が増えても、減っても良く、この例に限定されない。

次に、データ取得部２０２について説明する。データ取得部２０２は、需要家施設１０２において計測器を用いて計測したエネルギー負荷機器１０３の電力負荷機器及び熱負荷機器の実績値（電力消費量及び熱消費量）及び、各エネルギー供給機器１０４の実績値等の実績値を取得する。

取得する実績値とは、より具体的には、例えば、受電点の電力量、エネルギー供給機器１０４の再生可能エネルギー設備の場合には発電量、電力授受設備の場合には蓄電池及び電気自動車の充放電電力量及び蓄電量、電力供給設備の場合には発電機の発電量及びガス消費量、熱電供給設備の場合にはコージェネレーションシステムの発電量、熱供給量及びガス消費量、熱供給設備の場合にはチラー及びエコキュートの熱供給量及び電力消費量、熱授受設備の場合には蓄熱槽の熱授受量、残熱量及び槽の温度等のことである。

図７は、各エネルギー供給機器での実績値の例を示す図である。図７では、受電点の電力量、蓄電池の蓄電量、蓄熱槽の残熱量の例を示す。図７の例では、受電点の電力量として１８ｋＷｈの実績値、蓄電池の蓄電量として４５ｋＷｈの実績値、蓄熱槽の残熱量として４９ｋＷｈの実績値の例である。

次に、制御計画策定部２０３について説明する。制御計画策定部２０３は、データ設定部２０１で設定される各エネルギー供給機器１０４の特性及び、需要データ、契約情報、データ取得部２０２が取得するエネルギー負荷機器１０３及びエネルギー供給機器１０４の実績値を基に、各エネルギー供給機器１０４の制御計画を策定する。

エネルギー供給機器１０４の制御計画は、需要家施設１０２の電力と熱の需要量を満たし、各エネルギー供給機器１０４の物理的制約の範囲内で必要なエネルギーを供給するように策定される。その他、制御計画は、契約情報を基に制御計画の策定期間の電気料金を抑えるように制御計画を策定されるものがある。

また、制御計画は、ガス料金を抑えるように制御計画を策定したり、電気料金とガス料金の合計を抑えるように制御計画を策定したりするものがあり、制御計画の作成される条件は限定されない。

ここで、制御計画とは、各時刻のエネルギー供給機器１０４の計画値の変遷をいう。例えば、エネルギー供給機器１０４が蓄電池の場合には、蓄電量の制御計画は、何時にどれぐらいの蓄電量を有するかの計画である。ここで計画値とは、各時刻での蓄電量の値をいう。

より具体的には、一定期間（例えば、２４時間先まで）の一定間隔（例えば、１時間隔）の各時刻のエネルギー供給機器１０４の制御計画を算出する。その際に、各時刻の必要なエネルギー需要を満たしつつ、例えば、一定期間のトータルの電気料金およびガス料金が最小となるようなエネルギー供給機器１０４の制御計画を策定する。

上述のようなエネルギー供給機器１０４の制御計画の策定方法として、最適化問題の制約条件および目的関数として各エネルギー供給機器１０４の特性及び一定期間のトータルの電気料金およびガス料金の算出を数式で表現し、最適化ソルバーを用いて最適化問題を解くこと策定する。

なお、最適化問題の数式についてはいろいろな表現が存在する上に、本実施の形態の対象外であるため、本実施の形態では、数式の例等は説明しない。制御計画は、エネルギー供給機器１０４ごとに様々なものがあり、エネルギー供給機器１０４の種類によっては、ひとつのエネルギー供給機器１０４に複数の制御計画を有することもある。制御計画の例を次に説明する。

図８は、受電点電力量の制御計画の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は受電点電力量（ｋＷｈ）を表す。図８は、受電点で何時にどれぐらいの電力量を必要とするかの制御計画である。制御計画の計画値は１時間単位で決めてもよいし、分単位でもよく計画値を決定する期間である制御間隔の幅は限定されない。

図９は、蓄電池の充放電電力量の制御計画の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸はプラスが蓄電池に充電する電力量、マイナスが蓄電池から放電する電力量を表している。図９は蓄電池が何時にどれぐらい充放電するかの制御計画である。制御間隔の幅は限定されない。

図１０は、蓄電池の蓄電量の制御計画の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は蓄電池に蓄電される電力量（ｋＷｈ）を表す。蓄電池はこのように、充放電電力量の制御計画と、蓄電量の制御計画と２種類の制御計画を持つ。機器によっては１種類の制御計画の場合もあり、制御計画の種類の数は限定されない。図１０は蓄電池に何時にどれぐらいの蓄電量があるかの制御計画である。制御間隔の幅は限定されない。

図１１は、蓄熱槽の熱授受量の制御計画の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸はプラスが蓄熱槽から出力される熱量（ｋＷｈ）、マイナスが蓄熱槽に入力される熱量（ｋＷｈ）を表す。図１１は蓄熱槽に何時にどれぐらいの熱量を入出力するかの制御計画である。制御間隔の幅は限定されない。

図１２は、蓄熱槽の残熱量の制御計画の例を示す図である。横軸は時間を表し、縦軸は蓄熱槽の残熱量（ｋＷｈ）を表す。蓄熱槽は熱授受量の制御計画と残熱量の制御計画と２種類の制御計画を有する。制御計画の数は２種類に限定されない。図１２は、蓄熱槽に何時にどれぐらいの熱量を有するかの制御計画である。制御間隔の幅は限定されない。

次に、優先度設定部２０４について説明する。優先度設定部２０４は、各エネルギー供給機器１０４の優先度を設定する。制御計画策定部２０３が策定する制御計画は、各エネルギー供給機器１０４の特性を数式化し、最適化問題を解くことで制御計画を策定する。

ところが、数式化したエネルギー供給機器１０４の特性（動作）を正確に数式で表現することは不可能である。それ故、機器が動作することより得られる実績値は気象条件等の周辺環境等の影響を受け、策定した制御計画通りに制御されることなく、制御計画の計画値との間にズレ（誤差）が生じる。

図１３は、蓄電池の制御計画と実績値との間のズレ（誤差）の例を示す図である。蓄電池の充放電電力の制御計画の計画値は２８ｋｗで一定とする。図１３では例として補正をしようとする時点である補正時点から、ある特定時までの制御計画を表している。充放電電力と蓄電量には一定の関係性があるので、充放電電力の制御計画の計画値を２８ｋｗとした場合には、蓄電量の制御計画の計画値はある一定期間で２０ｋｗｈから４５ｋｗｈまで充電される計画になる。

ところが、充電池のコンディション等及び充電池のおかれる環境等により、充放電電力の制御計画の計画値から算出される蓄電量の制御計画の計画値と実績値には誤差がでることがある。

図１３の例では、ある時点で、２９ｋｗｈまで充電される制御計画である。ところが、実績値は２５ｋｗｈまでしか充電されておらず、計画値よりも実績値の方が低く、４ｋｗｈのズレ（誤差）が発生している例である。このまま充電を充放電電力の計画値を変更せずに続けると、計画値と実績値とのズレ（誤差）は時間とともに大きくなることが分かる。

ズレ（誤差）をそのままにして制御し続けると、必要なエネルギーを供給できなくなり、必要以上にエネルギーを使用してしまい、エネルギーコストを増加させてしまう。そこで、そのズレ（誤差）を補正するために、各エネルギー供給機器１０４の制御計画を修正する必要がある。ところが、すべてのエネルギー供給機器１０４の制御計画を目標値に合うように修正すると、エネルギーコストの増加及びエネルギー使用量の増加等を招くことがある。

ここで目標値とは、制御計画の複数ある計画値から任意に選択される計画値のことをいう。制御計画の制御間隔（先の例では１時間）に合わせて、計画値を選んで目標値としてもよいし、補正時点から３時間以降のように、時間を決めて計画値を目標値としてもよく、目標値の選定の仕方は限定されない。また、これ以降、目標値が設定された時点を目標値時点と呼ぶ。

また、需要家施設１０２全体でのエネルギー供給量には限りがあるケースもあり、むやみにある特定のエネルギー供給機器１０４の計画値を補正すると、他のエネルギー供給機器１０４のエネルギーの供給に、好ましくない影響を与えてしまうことがある。

そのため、優先度設定部２０４において、優先的にズレ（誤差）を小さくする必要があるエネルギー供給機器１０４を優先度という形で設定する。

図１４は、優先度設定データベース２０９の例を示す図である。優先度の設定の例を示す図である。需要家施設１０２内に蓄電池、電気自動車、蓄熱槽を保持する需要家における優先度の設定例であり、図１４の例では、受電点の優先度が３、蓄電池の優先度が１、蓄熱槽の優先度が２となり、蓄電池の優先度が一番高い。

優先度は計画値と実績値との差が大きいエネルギー供給機器１０４から順番に高くしてもよい。そうすることで、よりエネルギー供給効率の悪いエネルギー供給機器１０４を優先的に補正できるので、システム全体としてエネルギー供給効率の悪化を抑制した制御計画の補正が可能となる。

また、優先度はエネルギー供給機器１０４毎に、エネルギー供給機器１０４を補正することで増加するエネルギーコストをそれぞれ計算して、このエネルギーコストの増加が小さいエネルギー供給機器１０４から順番に高くするようにしてもよい。

そうすることで、システム全体として、できるだけエネルギーコストを抑えた制御計画の補正をすることができる。エネルギーコストの計算は、計画値を補正した値である補正値とエネルギーの単価を決める契約情報等から計算できる。エネルギーコストの計算は既知の方法で算出すればよく算出のされ方は限定されない。

優先度はユーザーが任意に設定してもよいし、外部の装置により特定された優先度を受信して設定してもよく、優先度の特定のされ方は限定されない。優先度を外部の装置から受信する場合には、優先度設定データベース２０９を外部の装置に持たしてもよく、設置の場所は限定されない。本実施の形態では優先度の高いものの数値を小さくしているがこれに限定される訳ではなく、数値が大きいものの優先度を高くするようにしてもよく限定されない。

次に、制御計画補正部２０５について説明する。制御計画補正部２０５は、データ取得部２０２が管理する各エネルギー負荷機器１０３及び各エネルギー供給機器１０４の補正時点の実績値を基に、制御計画策定部２０３で作成した各エネルギー供給機器１０４の制御計画に対して、制御計画策定部２０３における制御計画を策定する期間である制御計画期間より短い期間（例えば、１時間先まで）で制御計画を補正する。この補正を繰り返す間隔を以降、補正間隔と呼ぶ。この補正間隔は制御間隔とおなじタイミングであってもよいし、1時間ごと、2時間ごとのように任意に決められてもよい。

制御計画補正部２０５は、補正時点の実績値と計画値に差があると判定した場合には、補正時点の実績値から目標値を達成できるように補正時点以降から目標値時点までの計画値を補正する。補正時点の実績値と計画値との差がある閾値以上となった場合には、補正すると判定するように制御してもよい。実績値と計画値には差があることが多いので、むやみに補正処理が行われることを防止して、制御計画補正装置１０１の負荷を抑制することができる。

制御計画補正部２０５は、制御計画の計画値と実績値とに差があるエネルギー供給機器１０４で、優先度の高い前記エネルギー供給機器１０４から優先的に制御計画を補正する。ここで制御計画を補正することと、制御計画の計画値を補正することは同義である。

ここで、制御計画より短い期間としているのは、例えば、１時間間隔で２４時間先までの制御計画を立てた例で説明すると、制御計画を補正するのは２４時間以内のある時点となるからである。補正するタイミングは１時間及び２時間ごとのように定期的に行ってもよいし、実績値と策定された制御計画の計画値を比較していき、実績値と計画値でズレ（誤差）が発生したタイミングで補正するように制御してもよく、タイミングは限定されない。

補正する場合には、制御計画策定部２０３で策定した各制御間隔の各エネルギー供給機器１０４の制御計画の計画値の中から制御計画補正部２０５の制御計画補正期間の端点（今回の例では１時間先）の計画値を目標値（蓄電池及び電気自動車の蓄電量、蓄熱槽の残熱量等）として制御計画を補正する。

図１５は、蓄電池の制御計画の補正の例を示す図である。蓄電池において充放電力の制御計画の計画値が２８ｋＷで一定だった場合を考える。この場合には、充放電力の制御計画の計画値が一定なので、充放電力と蓄電量の関係性に基づき、蓄電量の計画値は一定の割合で増加する。より具体的には、蓄電量の計画値は、２０ｋＷｈから４５ｋＷｈまでの値をとる。本実施の形態では蓄電量は一定の割合で増加している。ところが、充放電量と蓄電量の関係式によっては、例えば指数関数のように増加してもよく、増加の仕方は限定されない。

先に述べたように蓄電量の実績値と計画値は蓄電池のコンディション等によって、ズレ（誤差）が発生する。図１５の例では補正時点では、蓄電量の制御計画の計画値が２９ｋＷｈ時点で、実績値は２５ｋＷｈとなり、４ｋＷｈ計画よりも充電できていなかったとする。そのまま充電を続けると、ズレ（誤差）はどんどんと大きくなる傾向にあるので、充放電力の制御計画の計画値を補正することで、蓄電量の制御計画の計画値も補正する。

より具体的には、まず目標値を蓄電量の計画値の４５ｋＷｈに設定する。補正時点には実績値が２５ｋＷｈになっているので、補正時点の実績値２５ｋＷｈが、目標値時点で４５ｋＷｈになるように、充放電力の制御計画の計画値を２８ｋＷｈから３４ｋＷｈに補正する。

このことにより、充電する電力が増えるので、蓄電池に充電される速度はより早くなり、蓄電量の制御計画は、補正時点の実績値から目標値に向かってより急こう配となり、目標値である４５ｋＷｈを達成できるように補正される。充放電力の計画値の算出は、例えば、充放電量と蓄電量の関係式に実績値及び目標値を代入することにより算出できる。算出方法については一般的な方法であるのでここでは説明しない。

制御計画の計画値を補正する場合には、エネルギーの供給総量の制約を受け、複数のエネルギー供給機器１０４の目標値をすべて満たすことができない場合及び、すべてのエネルギー供給機器１０４の目標値を満たすとその期間の電気料金及びガス料金、またはその両方が大幅に増加する場合等、制御計画の計画値を単純に補正できない場合がある。

そういった場合には、優先度設定部２０４で設定した各エネルギー供給機器１０４の優先度に基づいて、各エネルギー供給機器１０４の制御計画の計画値を補正する。例えば、需要家施設１０２内に蓄電池、電気自動車、蓄熱槽が１つずつ保持する需要家を例として、優先度に基づく制御計画の計画値の補正について図１６の例を用いて説明する。

図１６は、優先度による制御計画の補正の例を示す図である。図１６に示すように、すべての機器が制御計画策定部２０３において作成した制御計画通りに動作せず、すべての機器の目標値を満たすことができないことがある。そういった場合には、優先度設定部２０４において優先度を「蓄電池＞蓄熱槽＞受電点」の順に設定したとすると、蓄電池の制御計画は、目標値（蓄電量）に達するように補正される。

蓄熱槽の制御計画は、目標値（残熱量）には達しないが極力目標値に達するように補正される。受電点の制御計画は目標値に達しなくても構わないが、蓄電池の充放電電力の制御計画の制御計画の補正によって補正される。蓄電池の制御計画の補正により、必要とされる電力が増加し、受電点での電力が増加するため、その増加分を計画値として制御計画を補正する。ここで、受電点の制御計画を補正するとしたが、補正しなくともよい。

図１６の例では、優先度が一番高い、蓄電池については目標値を満たすように充放電電力の制御計画の計画値を補正すると伴に、蓄電量の制御計画の計画値を補正する。この場合には、需要家施設１０２全体（エネルギー供給機器）の総エネルギー供給量及びエネルギーコストの制約の範囲で最大限に充放電電力、蓄電量の制御計画の計画値を補正する。

図１６の例では目標値を満たすように補正しているが、これが出来ない場合には目標値に近づけるよう補正してもよいし、優先度に応じて一番大きな量の補正をしてもよい。優先度によって補正する割合の重みづけを決めておき制御してもよい。

次に蓄熱槽の熱授受量の制御計画の計画値、熱残量の制御計画の計画値を、先に説明した蓄電池の例と同様の方法で補正する。図１６の例では、蓄電池の目標値を満たすように補正することにより、需要家施設１０２全体の総エネルギー供給量及びエネルギーコストの制約を受け、蓄熱槽の熱授受量の制御計画が目標値を満たすまで補正できない場合の例である。

そういた場合には、蓄熱槽は優先度が蓄電池より低いので可能な限り目標値を満たすように制御計画を補正する。図１６の例では可能な限りとしているがこれに限定される訳ではなく、優先度に応じて２番目に大きい量の補正をしてもよい。

次に、優先度の一番低い受電点の制御計画の計画値の補正をする。受電点では、蓄電池の充放電電力の制御計画の計画値が補正されたことにより、実績値が影響を受ける。図１６の例では蓄電池の充放電電力が増加することにより、受電点の電力量も増加した例である。そのため、受電点の電力量の実績値は計画値よりも大きくなるが、優先度が一番低いため、補正処理はされない。

図１６の例では優先度が低いので補正していないが、これに限定されず、需要家施設１０２全体の総エネルギー供給量及びエネルギーコストの制約の範囲で補正するように制御してもよい。

ここで、受電点で調達する電力は、電力市場等の需要家施設１０２の外部から調達する電力をいう。例えば、エネルギー供給機器１０４でまかなえない電力を供給することが考えられる。蓄電池への充放電量の制御計画が補正され、蓄電池への充電電力が増加した場合には、エネルギー供給機器１０４で足りない電力を受電点から供給することが考えられる。そのため、蓄電池の充放電量の制御計画が補正され、蓄電池への充電量が増えると、受電点の電力の実績値が増えることがある。

受電点の優先度が高く、受電点を補正する必要がある場合には、受電点の制御計画を補正する。受電点の実績値が計画値よりも高い場合には、図１６で示す予想値のように、実績値と計画値とのズレ（誤差）は、蓄積され時刻と伴に大きくなるので、増加分を相殺するように受電点での電力量を減少させるように補正する。受電点での電力量を減少させるとは、電力市場等の需要家施設１０２の外部からの電力の調達量を抑えるように制御することをいう。

受電点の実績値が計画値よりも小さい場合には、電力量を増加させて、電力市場等の需要家施設１０２の外部から、より多くの電力を調達するように制御する。受電点の実績値が計画値よりも小さい場合には、需要家施設１０２全体で電力が不足することが考えられるので、優先度を出来るだけ上げて制御することが好ましい。

なお、具体的な制御計画の補正方法については、制御計画策定部２０３の制御計画の策定方法と同じように、最適化問題の制約条件および目的関数を数式で表現し、最適化ソルバーを用いて最適化問題を解くことで算出してもよい。その際に、目的関数の中に目標値と補正値との差を優先度に基づいた重みを掛け合わせて表現する。

例えば、目的関数は、次のような式で表現することができる。目的関数＝エネルギーコスト等の評価関数＋（蓄電池優先度×蓄電池の計画誤差）＋（蓄熱槽優先度×蓄熱槽の計画誤差）・・・＋（その他の機器の優先度×その他の機器の計画誤差）。このとき、蓄電池の計画誤差＝蓄電池の目標値−蓄電池の補正値、蓄熱槽の計画誤差＝蓄熱槽の目標値−蓄熱槽の補正値、その他の機器の計画誤差＝その他の機器の目標値―その他の機器の補正値となる。最適化計算では、目的関数が最小になるように各補正値を算出する。

ここで、先にも述べたとおり、目標値とは、補正時点から一定期間先（例えば１時間）の計画値をいう。また、補正値とは、新たに補正して算出される計画値をいう。優先度の数値の大きいものの計画誤差を小さくするほど目的関数は小さくなる。つまり、優先度の数値が大きいものほど優先度が高く、優先度の高いものほど計画誤差が小さくなるように補正する。

本実施の形態では目的関数の蓄電池の目標値とは、蓄電量の目標値のことをいう。ところが、これに限定される訳ではなく、蓄電池の目標値を充放電電力の目標値としてもよい。また、目的関数の蓄電池の補正値とは蓄電量の補正値をいう。これも限定される訳ではなく蓄電池の補正値を充放電電力の補正値としてもよい。

目標値時点での、蓄電池の蓄電量の補正値が求められると、補正時点の蓄電量の実績値から蓄電量の補正値にたどり着くように、補正時点以降の蓄電量の制御計画の計画値を補正する。補正時点の蓄電量の実績値から蓄電量の補正値にたどり着くように、補正時点以降の充放電電力の制御計画の計画値も補正する。蓄電池の充放電電力の計画値は、充放電電力と蓄電量の関係式から導き出されるので、蓄電量の計画値がわかれば、充放電電力の計画値を算出することができる。

目的関数の蓄熱槽の目標値とは、残熱量の目標値のことをいう。ところが、これに限定される訳ではなく、熱残量の目標値を熱授受量の目標値としてもよい。目的関数の蓄熱槽の補正値とは熱残量の補正値をいう。これも限定される訳ではなく蓄熱槽の補正値を熱授受量の補正値としてもよい。

目標値時点での、蓄熱槽の熱残量の補正値が求められると、補正時点の熱残量の実績値から熱残量の補正値にたどり着くように、補正時点以降の熱残量の制御計画の計画値を補正する。補正時点の熱残量の実績値から熱残量の補正値にたどり着くように、補正時点以降の熱授受量の制御計画の計画値も補正する。蓄熱槽の熱授受量の計画値は、熱授受量と熱残量の関係式から導き出されるので、熱残量の計画値がわかれば、熱授受量の計画値を算出することができる。

ここで、エネルギーコスト等の評価関数とは、蓄電池の計画値及び蓄熱槽の計画値等の計画値を含んだ関数であり、計画値の値に応じてエネルギーコストがいくらになるかを表す関数である。この項が目的関数にあることにより、目的関数を最小とすることで、よりエネルギーコストを抑えた補正値を求めることができる。エネルギーコストを意識しない場合には、この項はなくてもよい。

また、補正値の算出には、需要家施設１０２全体の総エネルギー供給量の制約を受ける。算出される補正値（エネルギーの供給が必要となる補正値で例えば、充放電電力量の補正値及び熱授受量の補正値がある）の合計値が需要家施設１０２全体の総エネルギー供給量を超えないようにする制約条件で目的関数を解くようにしてもよい。

これにより、需要家施設１０２全体の総エネルギー供給量を上回らない範囲で補正値を算出することができる。受電点からどれだけでも電力供給可能で、需要家施設１０２全体の総エネルギー供給量を意識しない場合にはこの制約条件はなくてもよい。

また、上記の例では、「蓄電池＞蓄熱槽＞受電点」の順に優先度が設定されているが、これは一時的に受電点の電力量が増えたとしても蓄電池の蓄電量を確保することを意味する。一方、「受電点＞蓄熱槽＞蓄電池」の順に優先度が設定されている場合には、蓄電池の蓄電量の確保より受電点の電力量を目標値通りにすることを意味する。

次に、制御計画通知部２０６について説明する。制御計画通知部２０６は、制御計画補正部が算出した補正された制御計画を各エネルギー供給機器１０４に制御指令値として通知する。各エネルギー供給機器１０４は、補正された制御計画を基に運用される。

より具体的には、蓄電池の蓄電量の制御計画と充放電電力の制御計画が補正された場合には、補正された充放電電力の制御計画で決められた電力に従って蓄電池は充放電される。また、蓄熱槽の熱残量の制御計画と熱授受量の制御計画が補正された場合には、補正された熱授受量の制御計画で決められた熱量（電力）に従って蓄熱槽は熱授受が行われる。こ先にも述べたが、制御計画の補正とは制御計画の計画値の補正と同義である。

図１７は、制御計画補正装置１０１の処理フローを示す図である。本実施の形態の処理を図１７のワークフローに沿って説明する。まず、データ設定ステップＳ１０１では、データ設定部２０１は、エネルギー供給機器１０４の特性、需要データ及び需要家施設１０２の契約情報を設定する。

次に、優先度設定ステップＳ１０２では、優先度設定部２０４は、各エネルギー供給機器１０４の優先度を設定する。優先度の設定はユーザーからの入力を受け付けてもよいし、他の装置等で算出された優先度を受け付けるようにしてもよい。受付けた優先度は、優先度設定データベースに記憶される。

次に、データ取得ステップＳ１０３では、データ取得部２０２は、需要家施設１０２において計測器を用いて計測した電力負荷機器及び熱負荷機器のエネルギー負荷機器１０３の実績値（電力消費量及び熱消費量）及び、各エネルギー供給機器１０４の実績値を取得する。

次に、制御計画策定ステップＳ１０４では、制御計画策定部２０３は、設定した各エネルギー供給機器１０４の特性、需要データ、契約情報、取得したエネルギー負荷機器１０３及びエネルギー供給機器１０４の実績値を基に、各エネルギー供給機器１０４の制御計画を策定する。この制御計画の策定は既知の方法でよく、算出方法の詳細については本実施の形態では説明しない。また、制御計画の策定は、本装置の外部の装置で行われてもよい。

次に、制御計画補正ステップＳ１０５では、制御計画補正部２０５は、取得した各エネルギー負荷機器１０３及び各エネルギー供給機器１０４の実績値、作成した各エネルギー供給機器１０４の制御計画、設定したエネルギー供給機器１０４の特性、需要データ及び需要家施設１０２の契約情報、設定した各エネルギー供給機器１０４の優先度設定データベースから読み込まれた優先度を基に、各エネルギー供給機器１０４の制御計画を補正する。制御計画の補正の仕方については先に述べた通りである。

次に、制御計画通知ステップＳ１０６では、制御計画通知部２０６は、制御計画補正ステップＳ１０５で算出した補正された制御計画を各エネルギー供給機器１０４に制御指令値として通知する。

次に、ステップＳ１０７では、時間の経過を確認し、制御計画の補正における補正間隔の時間が経過した場合には、制御計画補正ステップＳ１０５に戻り、制御計画の補正を繰り返し行う。先にも述べたが、補正間隔は１０分及び１時間のように任意の期間であってもよく補正間隔の決め方は限定されない。制御計画の補正は補正間隔ごとに行われるが、補正時点の実績値と計画値を比較して閾値以上の差がない場合には、補正処理は行われないように制御してもよい。

ステップＳ１０７で補正間隔が経過していない場合には、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８では、制御計画期間が経過したかどうかを判定する。制御計画期間とは制御計画が作成された期間をいい、制御計画の補正を繰り返す範囲を決定する期間をいう。例えば１日であってもよいし、１週間であってもよく、期間は限定されない。

ステップＳ１０８で制御計画期間が経過したと判定された場合には、制御計画の補正の処理を終了する。本フローチャートでは、制御計画期間の経過を制御計画の補正の処理の終了としているが、これに限定される訳ではなく、適時ユーザーからの終了の指令の入力を受け付けて、終了の指令があった場合には制御計画の補正の処理を終了するように制御してもよい。

図１８は制御計画補正装置１０１の構成を示すハードウェア構成図である。制御計画補正装置１０１は入力インタフェース３０１、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３０２、記憶装置３０３、出力インタフェース３０４とからなる。インタフェースは以降ＩＦと表記する。

制御契約、優先度、実績値、補正値等のデータ設定部２０１、データ取得部２０２、優先度設定部２０４等で設定、取得されたデータは記憶装置３０３に記憶され、制御計画策定部２０３、制御計画補正部２０５等の機能は、ＣＰＵ３０２がプログラムを実行することによって実現される。データ設定部２０１、データ取得部２０２、優先度設定部２０４は入力ＩＦ３０１からなる。作成、補正された制御計画は、制御計画通知部２０６により出力ＩＦ３０４から出力される。

なお、ＩＦはケーブル用ポート等の有線ポート、ＵＳＢポート、直接接続のポート、無線ネットワークのポートである。記憶装置３０３はＨＤＤ及びＳＳＤ、フラッシュメモリ等の記憶媒体である。

制御計画補正装置は、複数のエネルギー供給機器から実績値を取得するデータ取得部と、複数のエネルギー供給機器に対する優先度を設定する優先度設定部と、優先度の高いエネルギー供給機器から優先的にエネルギー供給機器の制御計画を実績値に基づいて補正する制御計画補正部と、補正された制御計画をエネルギー供給機器に通知する制御計画通知部とを備えることを特徴とする。

また、制御計画補正装置の制御計画補正部は、エネルギー供給機器の総エネルギー供給量を超えない範囲で補正することを特徴とする。

また、制御計画補正装置の優先度設定部は、計画値と実績値との差が大きいエネルギー供給機器から順番に優先度を高くすることを特徴とする。

また、制御計画補正装置の制御計画補正部は、実績値と制御計画の計画値との差が閾値以上ある場合に、エネルギー供給機器の制御計画を補正することを特徴とする。

また、制御計画補正装置の制御計画補正部は、制御計画の計画値のうちのひとつを目標値とし、取得した実績値から目標値を達成できないと判定した場合は、優先度の高い前記エネルギー供給機器から優先的に、実績値から目標値を達成できるように計画値を補正することで制御計画を補正することを特徴とする。

制御計画補正方法は、複数のエネルギー供給機器から実績値を取得するデータ取得ステップと、複数のエネルギー供給機器に対する優先度を設定する優先度設定ステップと、優先度の高いエネルギー供給機器から優先的にエネルギー供給機器の制御計画を実績値に基づいて補正する制御計画補正ステップと、補正された制御計画をエネルギー供給機器に通知する制御計画通知ステップとを備えることを特徴とする。

上記のようなエネルギー供給計画装置によって、エネルギー供給機器１０４の制御計画と実績値との間にズレ（誤差）が生じても効率的なエネルギー供給を保つことができる。

実施の形態２
実施の形態１では、各エネルギー供給機器１０４に対してひとつの優先度を設定している。ところが、各エネルギー供給機器１０４の優先度は需要家施設１０２の各時刻の電力需要、熱需要及び、電気自動車の場合には、電気自動車の利用予定によって変化させた方が好ましい場合がある。

そこで、実施の形態２の制御計画補正装置１０１ａでは、時刻毎にエネルギー供給機器１０４の優先度を設定するようにする。実施の形態１とは、優先度設定部２０４が、時刻別に優先度を決定していることが異なる。それ以外は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

図１９は、本実施の形態の制御計画補正装置１０１ａのブロック図である。図７の制御計画補正装置１０１の優先度設定データベース２０９に変え、時刻別優先度設定データベース２１０を有する。

優先度設定部２０４について説明する。優先度設定部２０４では、需要家施設１０２の各時刻の電力需要、熱需要及び、電気自動車の利用予定を基に、各エネルギー供給機器１０４の各時刻別の優先度を設定する。優先度設定部２０４は時刻別優先度設定データベース２１０から時刻別の各エネルギー供給機器１０４の優先度を読み込む。

図２０は、電気自動車の利用予定の例を表す図である。電気自動車は蓄電池を有し、充放電のために８時から１９時まで、充放電設備に接続されていることを示している。図２０の例では接続されている場合を１、接続されていない場合を０と表現しているが、接続の有無を判断できる情報ならばなんでもよく、限定されない。

各時刻の優先度は、図２０のような電気自動車の利用予定、電力需要データ、熱需要データ、電気自動車の利用スケジュール等を用いて決定することができる。例えば、各時刻の電力需要データが図３、熱需要データが図４、電力料金のデータが図５である。

図２１は、時刻別優先度設定データベース２１０の例を示す図である。図２１は、電気自動車の予定表が図２０の場合の時刻別優先度設定データベース２１０の例である。本実施の形態の例では、エネルギー供給機器１０４が受電点、蓄電池、蓄熱槽、電気自動車の４種類あるので、優先度は１から４の４通りある。

図２１の例では数字の小さいものの優先度を高いものとしているが、これに限定される訳ではなく、数字が大きいものの優先度を高いものとしてよく決め方は限定されない。
本実施の形態では、１時間毎の時刻別の優先度が設定されているが、１分毎でよいし、２時間毎でもよく、期間は限定されない。ユーザーが適時決定できるように制御してもよい。時刻別優先度設定データベースの内容はユーザーの入力により任意に決められてもよいし、外部の装置から読み込まれるように制御されてもよい。

なお、この例における優先度の設定基準としては、電力需要の多くなる時間の前は蓄電池の優先度を高く設定し、それ以外の時間は低く設定する。同様に、熱需要が多くなる時間の前は蓄熱槽の優先度を高く設定し、それ以外の時間は低く設定する。

また、電気自動車に関しては、利用予定が近づくと優先度を高く設定し、それ以外の時間は低く設定する。また、受電点に関しては電力料金が高くなる時間の優先度を高く設定し、電力料金の安い時間は優先度を比較設定する。

時間別の優先度の設定は、ユーザーによる任意の設定を受け付けるようにしてもよいし、電気自動車の利用スケジュールの情報及び電力需要データ等のデータに基づいて、自動で時刻別の優先度を決定するように制御してもよい。自動で決定する場合には、電気自動車の予定が近づくと優先度をあげるよう制御してもよい。

電気自動車が接続されている場合には蓄電池の優先度をさげる。電力需要が大きくなる時間帯は蓄電池の優先度を上げる等の任意のルールに基づいてエネルギー供給機器１０４ごとの時刻別の優先度を決定するように制御してもよい。なお、本実施の形態では実施の形態１と異なる部分を説明した。それ以外の部分については実施の形態１と同様であるとする。

制御計画を補正する仕方は実施の形態１で説明した通りである。制御計画補正部２０５は、制御計画を補正する度に、時刻別優先度設定データベース２１０を読み込み、補正間隔毎に補正処理を実行する。補正の度に時刻別優先度設定データベース２１０を読み込み、補正時点で対応するエネルギー供給機器１０４の優先度を特定する。特定した優先度により、各エネルギー供給機器１０４の制御計画を補正する。

また、制御計画補正装置の優先度設定部は、時刻別にエネルギー供給機器の優先度を設定し、制御計画補正部は、補正間隔ごとに繰り返し補正することを特徴とする。

上記のような制御計画補正装置１０１ａによって、エネルギー供給機器１０４の優先度を各時刻で設定できるため、より効率的なエネルギー供給およびエネルギー使用が可能となる。

本願発明は、これまで述べてきた実施の形態に限定されるものではなく、本願発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、これまで述べてきた実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要素は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能能を達成できる位置に配置することができる。

また、これまで述べてきた実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより発明を形成してもよい。さらに、本願発明は、これまで述べてきた実施の形態の範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１０１，１０１ａ制御計画補正装置、１０２需要家施設、１０３エネルギー負荷機器、１０４エネルギー供給機器、２０１データ設定部、２０２データ取得部、２０３制御計画策定部、２０４優先度設定部、２０５制御計画補正部、２０６制御計画通知部。

Claims

複数のエネルギー供給機器から実績値を取得するデータ取得部と、
複数の前記エネルギー供給機器に対する優先度を設定する優先度設定部と、
前記優先度の高い前記エネルギー供給機器から優先的に、前記エネルギー供給機器の制御計画の複数ある計画値のうち任意の計画値を目標値とし、前記実績値から前記目標値を達成できないと判定した場合に、前記目標値を達成できるように補正時点以降の前記計画値をそれぞれ補正することで前記制御計画を補正する制御計画補正部と、
前記補正された制御計画を前記エネルギー供給機器に通知する制御計画通知部と
を備えることを特徴とする制御計画補正装置。
前記優先度設定部は、時刻別に前記エネルギー供給機器の前記優先度を設定し、
前記制御計画補正部は、補正間隔ごとに繰り返し補正することを特徴とする請求項１に記載の制御計画補正装置。
前記優先度設定部は、前記計画値と前記実績値との差が大きい前記エネルギー供給機器から順番に前記優先度を高くすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御計画補正装置。
前記制御計画補正部は、前記エネルギー供給機器の総エネルギー供給量を超えない範囲で補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御計画補正装置。
前記制御計画補正部は、前記実績値と前記計画値との差が閾値以上ある場合に、前記エネルギー供給機器の前記制御計画を補正することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御計画補正装置。
入力インタフェースは、
複数のエネルギー供給機器から実績値を取得するデータ取得ステップと、
複数の前記エネルギー供給機器に対する優先度を設定する優先度設定ステップとを実行し、
ＣＰＵは、
前記優先度の高い前記エネルギー供給機器から優先的に、前記エネルギー供給機器の制御計画の複数ある計画値のうち任意の計画値を目標値とし、前記実績値から前記目標値を達成できないと判定した場合に、前記目標値を達成できるように補正時点以降の前記計画値をそれぞれ補正することで前記制御計画を補正する制御計画補正ステップを実行し、
出力インタフェースは、
前記補正された制御計画を前記エネルギー供給機器に通知する制御計画通知ステップを実行することを特徴とする制御計画補正方法。